Tensió superficial vs viscositat
La viscositat i la tensió superficial són dos fenòmens molt importants pel que fa a la mecànica i l'estàtica dels fluids. Camps com la hidrodinàmica, l'aerodinàmica i fins i tot l'aviació es veuen afectats per les conseqüències d'aquests fenòmens. És vital tenir un bon coneixement d'aquests fenòmens per sobresortir en aquests camps. Aquest article compararà la viscositat i la tensió superficial i presentarà les diferències entre les dues.
Què és la tensió superficial?
Considereu un líquid homogeni. Cada molècula de les parts centrals del líquid tindrà exactament la mateixa quantitat de força tirant-la cap a tots els costats. Les molècules circumdants estiren la molècula central de manera uniforme en totes direccions. Considereu ara una molècula superficial. Només té forces que actuen sobre ell cap al líquid. Les forces adhesives aire-líquid no són ni tan sols tan fortes com les forces de cohesió líquid-líquid. Per tant, les molècules superficials s'atrauen cap al centre del líquid, creant una capa de molècules empaquetades. Aquesta capa superficial de molècules actua com una pel·lícula fina sobre el líquid. Si prenem l'exemple de la vida real del water strider, utilitza aquesta pel·lícula fina per col·locar-se a la superfície de l'aigua. Es llisca sobre aquesta capa. Si no fos per aquesta capa, s'ofegaria immediatament. La tensió superficial es defineix com la força paral·lela a la superfície perpendicular a una línia de longitud d'unitat dibuixada a la superfície. Les unitats de tensió superficial són Nm-1 La tensió superficial també es defineix com a energia per unitat d'àrea. Això també dóna a la tensió superficial una nova unitat Jm-2 La tensió superficial, que es produeix entre dos fluids immiscibles, es coneix com a tensió interfacial.
Què és la viscositat?
La viscositat es defineix com una mesura de la resistència d'un fluid, que s'està deformant per esforç de tall o per tracció. En paraules més comunes, la viscositat és la "fricció interna" d'un fluid. També es coneix com el gruix d'un fluid. La viscositat és simplement la fricció entre dues capes d'un fluid quan les dues capes es mouen una respecte a l' altra. Sir Isaac Newton va ser un pioner en la mecànica de fluids. Va postular que, per a un fluid newtonià, l'esforç de tall entre les capes és proporcional al gradient de velocitat en la direcció perpendicular a les capes. La constant proporcional (factor de proporcionalitat) utilitzada aquí és la viscositat del fluid. La viscositat sol indicar-se amb la lletra grega "µ". La viscositat d'un fluid es pot mesurar mitjançant viscosímetres i reòmetres. Les unitats de viscositat són Pascal-segons (o Nm-2s). El sistema cgs utilitza la unitat "poise" que porta el nom de Jean Louis Marie Poiseuille per mesurar la viscositat. La viscositat d'un fluid també es pot mesurar mitjançant diversos experiments. La viscositat d'un fluid depèn de la temperatura. La viscositat disminueix a mesura que augmenta la temperatura.
τ=μ ∂u/∂y
Les equacions i els models de viscositat són molt complexos per a fluids no newtonians.
Quina diferència hi ha entre la tensió superficial i la viscositat?
• La tensió superficial es pot considerar com un incident que es produeix en els líquids a causa de les forces intermoleculars desequilibrades, mentre que la viscositat es produeix a causa de les forces sobre les molècules en moviment.
• La tensió superficial està present tant en fluids en moviment com en fluids no mòbils, però la viscositat només apareix en fluids en moviment.
